专利名称：用于涡轮引擎的涡轮机或压缩机叶轮的叶片间密封的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于例如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机这样的涡轮引擎的压缩机或涡轮机叶轮，该叶轮包括叶片间密封件。
背景技术：
涡轮引擎的压缩机或涡轮机叶轮包括盘，该盘在其边缘包括狭槽，用于接合叶片根部，这些根部经平台与叶片的翼面相连，所述平台通常为平行六面体形，并且当在所述盘上的安装位置时，所述平台通过沿周向的小量间隙而互相间隔开。用于为叶片通风的气流的一部分穿透到位于叶片根部之间的空间中，其需利用安装在叶片的平台或根部之间的叶片间密封而被阻止从内侧至外侧沿径向穿过上述叶片的平台间的间隙。在现有技术中，每个叶片间密封系统均包括一金属片盒，该金属片盒沿径向固定在所述叶片的柄脚之间的两相邻叶片的平台的内侧上。该密封系统的主要缺点是其无法使叶片的平台冷却(因而在其上可出现裂纹)，因此其仅用于提供叶片间密封，也可衰减叶片在工作过程中所受到的任何振动。而且，该系统使叶片无法相互独立地安装到盘上以及从盘移除。已提出建议在两相邻叶片的平台的侧边缘之间安装一三角形部分的插件。然而，该方案并不完全令人满意，因为该插件在工作时可被磨损，其磨损由于其具有三个不同的受到磨损的支撑面而导致不均匀。而且，该磨损并非是可以计量的，例如在维修操作过程中。
发明内容
本发明的具体目的是提供一种此问题的解决方案，该方案简单、有效并且经济。为此，本发明提供一种用于涡轮引擎的涡轮机或压缩机叶轮，该叶轮包括叶片间密封装置，所述密封装置包括插件，各插件用于在叶片的平台的侧边中的纵向腔中接合，并用于在运转中支撑相邻叶片的平台的相对侧边，每个插件为长圆柱体形状，并在其外圆柱表面具有至少一个环形槽，用于穿过空气以冷却叶片的平台，所述叶轮的特征在于，所述插件在其外圆柱表面包括至少一个环形刻痕，形成磨损指示器，并且所述刻痕的深度小于所述用于穿过冷却空气的环形槽或每个环形槽的深度。本发明的插件具有单一支撑表面，该支撑表面很可能受到摩擦磨损，即其外圆柱表面。在运转中，该插件可采用任何围绕其自身纵轴的位置，从而促进其磨损均匀分布于其整个圆柱表面上。本发明的插件比现有技术中的需要在运转中成角度定位的三角形部分的插件更稳定，从而限制本发明的插件由于摩擦而造成的磨损。而且，其更易制造更经济，其冷却槽可通过机加工而简单地制造。而且，该插件使得叶片可单独去除，这在使用现有技术的盒时是无法做到的。
该插件具有一个或多个用于冷却气体通过的环形槽，所述槽形成在其外圆柱表面中。在运转中，其受到离心力，并且其开始径向支撑所述腔的外壁，并支撑相邻叶片的平台的边缘。一校准的冷却空气流可通过插件的槽而在平台与插件之间穿过，以局部冷却平台的边缘。插件的所述槽或每个槽的位置和尺寸使得可精确控制平台冷却。在例中，该插件可具有一个、两个或三个用于穿过平台冷却空气的环形槽。本发明的插件还包括一个或多个磨损指示器，它们中的每个均由该插件的外圆柱表面中的环形刻痕形成。这些磨损指示器使操作者在一维修操作过程中可确定该插件是否过度磨损从而需要被更换。形成磨损指示器的刻痕或每个刻痕的深度根据该插件所能接受的磨损量来确定，即超过该磨损量其将不再在叶片的平台之间提供良好的密封。因此，观察该磨损指示器的操作者将不再能看到，同时执行一维修操作，该插件需被更换。所述插件的磨损指示器从而有利于维修。该插件在其各端部附近包括一形成磨损指示器的环形刻痕。根据本发明的另一特征，形成磨损指示器的该或各环形刻痕的深度小于所述用于穿过冷却空气的该或各环形槽的深度。在本发明的一具体实施例中，所述插件具有大约2-3_的直径以及大约20-40_的长度。该或各环形槽可具有大约0.5mm的宽度和大约0.6mm的深度，该或各磨损环形刻痕可具有大约0.2mm的宽度和大约0.2mm的深度。在例中，本发明的插件可由金属合金制成，例如Inconel藝，或由陶瓷基复合材料制成。本发明的涡轮机或压缩机叶轮包括承载叶片的盘，每个叶片具有接合在所述盘的边缘中的互补形状的狭槽中的根部，和将所述根部连接到所述叶片的翼面的平台，该平台包括两个大致平行的侧边缘，其特征在于，在每个叶片的翼面的压力侧旁延伸的所述平台的侧边缘包括用于接收上述插件的纵向腔。优选地，用于接收密封系统的腔在其纵向端部具有U形或V形截面，所述U形或V形截面的敞开侧面向相邻叶片，大致平行于所述平台延伸的所述腔的径向内侧壁及其径向外侧壁相对于所述平台倾斜，并在相邻叶片旁沿径向向外延伸。
在阅读下文中利用非限定性实施例并参照附图所做的说明后，本发明可更好地被理解，本发明的其他细节、特征和优点将更清楚地呈现，其中:图1为涡轮引擎压缩机或涡轮机的叶轮的俯视局部示意图，其显示该叶轮的两个相邻叶片；图2为图1的线I1-1I上的示意截面图；图3为图1的叶片的示意透视图；图4为图2的部分的放大图；和图5为本发明的插件的示意透视图。
具体实施方式
首先参见图1-3，图1-3为例如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机这样的涡轮引擎的压缩机或涡轮机叶轮的高度示意性和局部示图，所述叶轮包括盘10，所述盘10在其边缘具有叶片12，14，在图中仅显示它们中的两个。每个叶片12，14包括通过平台18而连接到根部20上的翼面16，所述根部20具有在所示例中的圣诞树形的截面。每个叶片的根部20均接合在所述盘10的边缘中的具有互补形状的狭槽(未示出)中。各叶片的翼面16具有压力侧22和吸入侧24，所述压力侧22和吸入侧24通过一前沿在一上游端部，以及通过一后沿在一下游端部连接在一起，其中“前”和“后”是相对于通过压缩机或涡轮机的气流。每个叶片的平台18通常是平行六面体形式，其具有两个平行的直的侧边缘26和28，所述侧边缘26和28相对于叶轮的纵轴A倾斜。当这些侧边缘平行于盘中的上述狭槽的纵轴时，叶片可安装在叶轮上并相互独立地从该叶轮移除。在图1-3所示的组装位置，一个叶片14的平台18的侧边缘26面对一相邻叶片12的平台18的侧边缘28，并沿周向以小量的间隙J与所述边缘间隔开，该间隙为一毫米的十分之几的量级。叶片的根部20包括用于穿过冷却空气的内通道30 (图2)，所述冷空气提供给冷却翼面的设备。这些通道中的一些敞开到所述根部的侧部中，沿径向至叶片的平台18的内侧上，以将冷却空气供应至沿径向位于所述平台的内侧上的叶片间的空间中。为了避免此空气穿过上述间隙J，已知在两相邻叶片12，14的平台18之间安装一密封系统。本发明提出一种密封系统，如图5中所示，该系统包括长圆柱形的插件38，每个所述插件设计为在运转中支撑两连续叶片12，14的平台18的侧边缘26，28的表面，并且每个所述插件包括用于平台的受控和局部冷却的装置，以及磨损指示器。一圆柱形插件38的位置示意性地显示于图1中。在叶片14的翼面16的压力侧22旁延伸的所述平台18的侧边缘26具有用于容纳该插件的纵向腔32。如图3中可见，此腔32通过叶片的平台18沿径向限定在外侧，通过横向加强肋34而上游和下游设置，所述加强肋34垂直地延伸到所述平台上和所述叶片的根部上，并沿径向延伸到轮缘36内侧，所述轮缘36沿平行于所述平台的方向从各肋34朝向相对的肋延伸。这些轮缘36仅沿插件38的端部部分延伸，因此当引擎停止时该插件仅通过其端部部分支撑。容纳该插件的腔32在其纵向端部具有大致为U形或V形的截面，该U形或V形的敞开侧面朝相邻叶片(图4)。上述轮缘36的径向外表面40限定腔32的径向内侧表面，平台18的径向内表面42限定腔32的径向外侧表面。此侧表面42朝相邻叶片旁的外侧沿径向倾斜(图4)。腔32的高度(或径向尺寸)和深度(或圆周方向)大于插件38的直径，以使该插件可在一静止位置完全接合在该腔32中，如图4中的虚线示意性所示，因此其不防碍将叶片12，14安装在盘10上。当引擎在运行时，插件38受到离心力，该离心力迫使其沿径向向外。插件38随后滑过腔32的倾斜侧表面42，并支撑相邻叶片12的平台18的面对侧边缘28，如图4中的连续线所示。在此运转位置，插件38支撑相邻叶片12，14的平台18的侧边缘26，28的表面，从而在那些平台之间提供密封。根据本发明的另一特征，插件38在其外圆柱表面具有至少一个外环形槽44，用于穿过冷却气体(图5)。当该插件在运转中支撑相邻叶片的平台的上述边缘28时，冷却空气可从径向位于平台18的内侧上的叶片间空间穿过，至叶片的平台的侧边缘，以对它们进行冷却(图4中的箭头46)。所述槽是位于该插件上，作为平台18的侧边缘26，28的需要冷却的区域的函数。在图1所示的例中，槽44位于接近插件38的下游端的位置。沿径向从内侧朝外侧穿过此槽44的气体用于冷却平台18的温度，越过一圆形区域SI大约30°C，其中该圆形区域SI与所述插件的槽正对，并呈现一大致等于该插件截面的区域，并且减小该平台的温度，越过一围绕区域SI延伸的环形区域S2大约10°C。在图5的例中，本发明的插件38在其各端部还具有一磨损指示器，每个磨损指示器均包括一形成在该插件的外圆柱表面中的环形刻痕46。如上文所说明的，这些磨损指示器使操作者在维修操作过程中能够确定该插件是否过度磨损并需要更换。所述刻痕的尺寸，特别是其深度，因此根据该插件的可接受磨损水平来确定。所述插件可由金属合金(例如镍基合金)或陶瓷基合成材料制成。在本发明的一特别实施例中，所述插件为图5中所示的类型，具有约31mm的长度，约2.6mm的直径。其具有一环形槽，该环形槽具有大约0.5mm的宽度和约0.6mm的深度,该槽位于距其一个端部大约17.5mm的位置。其在距其各端部大约0.8mm-1mm的位置处具有一构成磨损指示器的环形刻痕，每个这些刻痕均具有大约0.2mm的宽度和大约0.2mm的深度。
权利要求
1.一种用于涡轮引擎的涡轮机或压缩机叶轮，该叶轮包括叶片间密封装置，所述密封装置包括插件(38)，所述插件接合在所述叶片(14)的平台(18)的侧边缘(26)中的纵向腔(32)中，并在运转中支撑相邻叶片(12)的平台的相对侧边缘(28)，每个插件为长圆柱体形状，并在其外圆柱表面具有至少一个环形槽(44)，用于穿过用来冷却所述叶片(12，14)的平台的空气，其特征在于，所述插件在其外圆柱表面包括至少一个环形刻痕(46)，形成磨损指示器，并且所述刻痕的深度小于用于穿过冷却空气的所述环形槽或每个所述环形槽的深度。
2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述插件(38)在其各端部附近具有一形成磨损指示器的环形刻痕(46)。
3.根据权利要求1或2所述的叶轮，其特征在于，所述插件(38)具有一个、两个或三个用于穿过平台冷却空气的环形槽(44)。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的叶轮，其特征在于，所述插件(38)具有大约2-3mm的直径以及大约20_40mm的长度。
5.根据权利要求4所述的叶轮，其特征在于，该用于通过平台冷却空气的所述环形槽(44)或各所述环形槽(44)具有大约0.5mm的宽度和大约0.6mm的深度。
6.根据权利要求4或5所述的叶轮，其特征在于，形成磨损指示器的所述环形刻痕(46)或各所述环形刻痕(46)具有大约0.2mm的宽度和大约0.2mm的深度。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的叶轮，其特征在于，所述插件(38)由金属合金制成，例如Inconel ，或由陶瓷基复合材料制成。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的叶轮，其特征在于，包括承载叶片(12，14)的盘(10)，每个叶片具有接合在所述盘的边缘中的互补形状的狭槽中的根部(20)，和将所述根部连接到所述叶片的翼面(16)的平台(18)，该平台包括两个大致平行的侧边缘(26，28)，该叶轮的特征在于，在每个叶片的翼面的压力侧(22)旁延伸的所述平台的侧边缘包括用于接收上述插件(38)的纵向腔(32)。
9.根据权利要求8所述的叶轮，其特征在于，所述用于接收密封系统的腔(32)在其纵向端部具有U形或V形截面，所述U形或V形截面的敞开侧面向相邻叶片(12)，大致平行于所述平台延伸的所述腔的径向内侧壁(40)及其径向外侧壁(42)相对于所述平台倾斜，并在相邻叶片旁沿径向向外延伸。
全文摘要
本发明涉及一种用于涡轮或涡轮机压缩机的轮的叶片间密封装置，包括接合在叶片(14)的平台(18)的侧边缘的纵向腔(32)中，并在运转中支撑在面对相邻叶片(12)的平台的侧边缘上的插件(38)，每个插件均具有长圆柱形状，并在其外圆柱表面具有至少一个用于穿过冷却平台的空气的环形槽(44)，以及至少一个形成磨损控制器的环形刻痕(46)，所述刻痕的深度小于用于穿过冷却空气的所述环形槽(44)或每个所述环形槽(44)。
文档编号F01D5/22GK103119251SQ201180036772
公开日2013年5月22日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月27日
发明者达米恩·阿尔奎尔, 杰克斯·奥格斯蒂·阿米迪·鲍瑞, 帕斯卡尔·科尔廷, 胡-坦·特雷 申请人:斯奈克玛